Within the framework of deep learning we demonstrate the emergence of the singular value decomposition (SVD) of the weight matrix as a tool for interpretation of neural networks (NN) when combined with the descrambling transformation--a recently-developed technique for addressing interpretability in noisy parameter estimation neural networks \cite{amey2021neural}. By considering the averaging effect of the data passed to the descrambling minimization problem, we show that descrambling transformations--in the large data limit--can be expressed in terms of the SVD of the NN weights and the input autocorrelation matrix. Using this fact, we show that within the class of noisy parameter estimation problems the SVD may be the structure through which trained networks encode a signal model. We substantiate our theoretical findings with empirical evidence from both linear and non-linear signal models. Our results also illuminate the connections between a mathematical theory of semantic development \cite{saxe2019mathematical} and neural network interpretability.


翻译:在深度学习框架下,我们展示了权重矩阵的奇异值分解(SVD)与解扰变换(一种最近开发的用于解决噪声参数估计神经网络可解释性的技术\cite{amey2021neural})相结合时,可作为神经网络解释的工具。通过考虑传递至解扰最小化问题的数据的平均效应,我们证明在大数据极限下,解扰变换可用神经网络权重的SVD与输入自相关矩阵表示。基于这一事实,我们表明在噪声参数估计问题类别中,SVD可能是训练好的网络编码信号模型所通过的结构。我们通过线性和非线性信号模型的实验证据佐证了理论发现。本研究结果还揭示了语义发展的数学理论\cite{saxe2019mathematical}与神经网络可解释性之间的关联。

0
下载
关闭预览

相关内容

奇异值分解(Singular Value Decomposition)是线性代数中一种重要的矩阵分解,奇异值分解则是特征分解在任意矩阵上的推广。在信号处理、统计学等领域有重要应用。
专知会员服务
46+阅读 · 2021年8月6日
【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
图机器学习 2.2-2.4 Properties of Networks, Random Graph
图与推荐
10+阅读 · 2020年3月28日
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6日
利用动态深度学习预测金融时间序列基于Python
量化投资与机器学习
18+阅读 · 2018年10月30日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
漫谈机器阅读理解之Facebook提出的DrQA系统
深度学习每日摘要
18+阅读 · 2017年11月19日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年9月27日
Recent advances in deep learning theory
Arxiv
52+阅读 · 2020年12月20日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
4+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
6+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
3+阅读 · 6月17日
相关资讯
图机器学习 2.2-2.4 Properties of Networks, Random Graph
图与推荐
10+阅读 · 2020年3月28日
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6日
利用动态深度学习预测金融时间序列基于Python
量化投资与机器学习
18+阅读 · 2018年10月30日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
漫谈机器阅读理解之Facebook提出的DrQA系统
深度学习每日摘要
18+阅读 · 2017年11月19日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员